அதிக அதிர்வெண் ஹைட்ராலிக் ராக் டிரில்: விரைவான டிரில்லிங் வேகம், திட்ட திறனை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேம்படுத்தும்

அறுபது ஹெர்ட்ஸ் வேகமாகத் தோன்றுகிறது. ஒரு ஹைட்ராலிக் பாறைத் துளையிடும் கருவியில், இது தாக்கு முனைப்பொறி (impact piston) ஒரு வினாடிக்கு 60 முறை முன்னோக்கி-திரும்பி என முழுமையான சுழற்சியை முடிக்கிறது என்று பொருள்—ஆனால் அந்த 60 சுழற்சிகளில் ஒவ்வொன்றும் பாறை முகப்பிற்கு பயனுள்ள ஆற்றலை வழங்குகிறதா என்பது முற்றிலும் வேறு ஒரு கேள்வியாகும். இங்கு வரம்பு ஏற்படுத்தும் காரணி முனைப்பொறியின் நிறை அல்லது ஹைட்ராலிக் அழுத்தம் அல்ல; அது ஸ்பூல் வால்வின் (spool valve) திறனே—அதாவது, முனைப்பொறியின் இயக்கத்திற்கு ஏற்றவாறு திசையை வேகமாக மாற்றும் திறன், இரண்டு இயந்திர அமைப்புகளும் கால ஒத்திசைவிலிருந்து (phase) விலகாமல் இருக்க வேண்டும்.

சுழற்று வால்வு முன்கூட்டியே மாற்றப்படும்போது—பிஸ்டன் அதன் முழு வடிவமைக்கப்பட்ட நகர்வை முடிக்குமுன்னரே—பிஸ்டன் தனது சுற்றளவின் பின்புறத்தில் இரண்டாம் முறை மோதுகிறது, அது ஷாங்கை தெளிவாக மோதுவதற்கு பதிலாக. அந்த 'சிக்கிய எண்ணெய்' நிகழ்வு பயனுள்ள தட்டு வேலைக்கு பதிலாக வெப்பத்திலும், அதிர்விலும் ஆற்றலைச் சிதறடிக்கிறது. டிரில் 60 ஹெர்ட்ஸில் இயங்குகிறது, ஆனால் 45 ஹெர்ட்ஸுக்கு நெருக்கமான தட்டு ஆற்றலை மட்டுமே வழங்குகிறது. எனவே, உயர் அதிர்வெண் வடிவமைப்பு என்பது பிஸ்டனை வேகமாக இயக்குவதை மட்டுமே குறிக்கவில்லை; அது, ஒவ்வொரு சுழற்சியும் உண்மையான துளையிடலுக்கு மாற்றப்படுவதை உறுதிப்படுத்துவதற்காக, உயர் அதிர்வெண்ணில் பிஸ்டன்–வால்வு இணைப்பை ஒருங்கிணைந்த நிலையில் வைத்திருப்பதையும் குறிக்கிறது.

பிஸ்டன்–சுழற்று வால்வு இணைப்பு: அதிர்வெண் உச்ச வரம்பை நிர்ணயிப்பது எது

ஒவ்வொரு ஹைட்ராலிக் பெர்கஷன் அமைப்பும் ஒரே அடிப்படையிலான கட்டுப்பாட்டைப் பகிர்ந்து கொள்கிறது: தாக்கு பிஸ்டனின் முன் மற்றும் பின் அறைகள், ஸ்பூல் வால்வால் கட்டுப்படுத்தப்படும் அதிர்வெண்ணில், உயர் அழுத்தத்திற்கும் திரும்பு வழியின் அழுத்தத்திற்கும் மாறுபடுகின்றன. ஸ்பூல் வால்வே தன்னை ஹைட்ராலிக்காக இயக்கப்படுகிறது—பிஸ்டனின் நிலையால் அழுத்தமேற்றப்படும் ஒரு பைலட் சேனல் திசை மாற்றத்தைத் தூண்டுகிறது. பைலட் சேனல் மிக விரைவில் (முன்னோக்கி அளவு மிகையாக) அழுத்தமேற்றப்பட்டால், பிஸ்டன் வடிவமைக்கப்பட்ட தாக்கு புள்ளியை அடைவதற்கு முன்பே அதன் திசை மாறும். அது மிகத் தாமதமாக அழுத்தமேற்றப்பட்டால், பிஸ்டன் மிகை நீட்சியடைந்து, முன் அறையில் எண்ணெயைச் சுருக்கி, ஆற்றலை வீணடிக்கும் இரண்டாம் நிலை தாக்கத்தை உருவாக்கும்.

60 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணில் லேசர்-அடிப்படையிலான அளவீடுகளைப் பயன்படுத்திய ஆய்வு, திரும்பு-சிக்னல் அறை பிஸ்டன் முடிவு-ஸ்ட்ரோக்கை அடைவதற்கு முன்பாக எவ்வளவு முன்கூட்டியே அழுத்தமேற்றப்படுகிறது (முன்னோக்கி நகர்த்தும் அளவு) மற்றும் உயர்-அழுத்த சேமிப்புத் தொட்டியின் வாயு முன்-அழுத்தம் ஆகிய இரண்டும் தாக்க அமைப்பு நிலையான கால ஒன்று (period-one) இயக்கத்தில் தங்குமா அல்லது கால இரண்டு (period-two) சீரில்லா நிலைக்கு மாறுமா என்பதை இணைந்து தீர்மானிக்கின்றன என உறுதிப்படுத்துகிறது. சீவ்-வால்வ் உயர்-அதிர்வெண் வடிவமைப்புகளுக்கான சிறந்த உயர்-அழுத்த சேமிப்புத் தொட்டியின் முன்-அழுத்தம் 80–90 பார் வரம்பில் அமைகிறது. இந்த வரம்பிற்குக் கீழே சேமிப்புத் தொட்டி தற்காலிக ஓட்டத் தேவையை ஈடுகட்ட முடியாது. அதற்கு மேலே டைஃபிராம், மிகை-மின்னூட்ட சுழற்சிகளால் விரைவாக சீரழிவு அடையும்.

உயர் அதிர்வெண்ணில் குறுகிய பிஸ்டன் மற்றும் நீளமான பிஸ்டன்

இரண்டு பிஸ்டன் வடிவமைப்புகள் அதிக அதிர்வெண் வடிவமைப்புகளில் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன, மேலும் அவை வெவ்வேறு வகையான சமநிலைகளை ஏற்படுத்துகின்றன. குறுகிய பிஸ்டன்கள் ஒவ்வொரு அடியிலும் அதிக உச்ச தாக்க ஆற்றலை உருவாக்குகின்றன—கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அழுத்த அலை சோதனையில் (ஒத்த செயல்பாட்டு அழுத்தத்தில்) சராசரியாக 346 J என அளவிடப்பட்டது—மேலும் அதிக ஆற்றல் பயன்பாட்டு திறனை (ஹைட்ராலிக் உள்ளீட்டின் 57% வரை) அடைகின்றன. நீண்ட பிஸ்டன்கள் அதிக அதிர்வெண்ணில் (அதே சோதனைத் தொடரில் சராசரியாக உச்சமாக 62 Hz) இயங்குகின்றன, ஆனால் ஒவ்வொரு அடியிலும் குறைந்த உச்ச ஆற்றலை வழங்குகின்றன; மேலும் அவற்றின் அலை பல்ஸ் வடிவம் ஆழமான துளைகளில் தொடர்ந்து பாறையுடன் தொடர்பு கொள்ள ஏற்றதாக உள்ளது, இங்கு ராட் ஸ்ட்ரிங் டேம்பிங் (குறைப்பு) காரணமாக டிரில் பிட்டில் செயல்திறன் குறைந்த ஆற்றலை ஏற்படுத்துகிறது.

செயல்பாட்டு விளைவு: குறுகிய-பிஸ்டன், அதிக-அதிர்வெண் வடிவமைப்புகள் துளையின் ஆழம் மிதமான நிலையில் மேற்பரப்பு பெஞ்ச் துளையிடல் மற்றும் சுரங்க முகப்பு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றவை; இங்கு ஒவ்வொரு அடியின் ஆற்றல் துளையிடும் வேகத்தை தீர்மானிக்கிறது. குறைந்த ஆற்றலைக் கொண்டிருந்தாலும், நீளமான-பிஸ்டன் வடிவமைப்புகள் 30 மீட்டர் ராட் சரம்களில் மிக மாறாத ஆற்றல் வழங்கலை பராமரிக்கின்றன, இங்கு அழுத்த அலை சிதைவு (stress wave attenuation) உச்ச விசையை விட முக்கியமானது. பயன்பாட்டிற்கு ஏற்றவாறு பிஸ்டன் வடிவவியலைத் தேர்வு செய்வது என்பது பெரும்பாலான வாங்கும் குழுக்களால் தவறவிடப்படும் முக்கியமான தேர்வு நிலையாகும்.

அதிக-அதிர்வெண் மற்றும் தரமான-அதிர்வெண்: செயல்பாட்டு ஒப்பீடு

துளையிடும் வீத நன்மை உண்மையில் உள்ளது, ஆனால் அது வரம்புக்குட்பட்டது. 60 MPa-க்கு கீழே, தரமான அதிர்வெண் துளையிடும் கருவிகள் ஏற்கனவே போதுமான வேகத்தில் துளையிடுகின்றன; எனவே அதிக அதிர்வெண் பயன் முகடு விளைவுகளில் (ceiling effects) மறைந்துவிடுகிறது—இங்கு துளையிடும் சிக்கல் தாக்க ஆற்றலை விட வெட்டப்பட்ட பாறைத் துகள்களை அகற்றுவதில் உள்ளது. 250 MPa-க்கு மேலே, எந்த வடிவமைப்பும் திறம்பட துளையிடவில்லை; துளையிடும் தலையின் கார்பைட் ஆயுளே தடையாக உள்ளது. 80–180 MPa எனும் வரம்பில்தான் அதிக அதிர்வெண் கருவிகள் தங்கள் கூடுதல் விலையை நியாயப்படுத்துகின்றன.

இரட்டை அதிர்வு குறைப்பு அமைப்பு: தாக்கங்களுக்கு இடையில் துளையிடும் தலையும் பாறையும் தொடர்பில் இருத்தல்

60 ஹெர்ட்ஸில் இயங்கும் உயர் அதிர்வெண் வடிவமைப்புகளில் 16.7 மில்லி வினாடிகள் இடையே உள்ளன. அந்த இடைவெளியில், பிட் பாறை மேற்பரப்புடன் தொடர்பில் இருக்க வேண்டும், தாக்கங்களுக்கு இடையில் பிட் உயர்த்தப்பட்டால், அடுத்த அடி பாறைக்கு பதிலாக காற்றைத் தாக்கும் மற்றும் துடிப்பு ஆற்றல் டிராஃபர் உடலுக்கு மீண்டும் கதிர்வீச்சு செய்கிறது. இரட்டை மந்தமான அமைப்பு இதை சரியாகக் குறிக்கிறது. இது ஒரு தணிப்பு பிஸ்டன் மற்றும் சேமிப்பகத்தைப் பயன்படுத்துகிறது, இது திரும்பும் மோதலில் பாறை முகத்திற்கு எதிராக துளையிடும் கருவியை வைத்திருக்கிறது, தாக்கங்களுக்கு இடையில் தொடர்பு அழுத்தத்தை பராமரிக்கிறது. அடர்த்தி ஓட்டமும், ஊட்ட வலிமை கலவையும் பற்றிய ஆராய்ச்சி 400 ஜானுக்கு மேல் அதிகபட்ச தாக்க சக்தி 89 லிட்டர்/நிமிடம் வரம்பில் உள்ள அடர்த்தி ஓட்டத்திலும், 1520 கிலோநெட் ஊட்ட வலிமையிலும் அடையப்பட்டதாகக் கண்டறிந்துள்ளது. அந்த ஜன்னலுக்கு வெளியே, தாக்க ஆற்றல் சில சேர்க்கைகளில் 250 ஜென்டிரியன் அளவுக்குக் குறைந்தது.

சாண்ட்விக் RD930 நிலைப்படுத்தியின் அக்குமுலேட்டரை 40 பார் என குறிப்பிடுகிறது, மேலும் நிலைப்படுத்தியின் அழுத்தத்தை 60 முதல் 110 பார் வரை சரிசெய்யக்கூடியதாக வடிவமைத்துள்ளது—இவை ஏதோ சமூக வரம்புகள் அல்ல. இவை ஷாங்க் அடாப்டர் முழு அதிர்வெண் சுழற்சியிலும் பிஸ்டனுக்கு எதிராக சிறந்த நிலையில் தங்கும் இயக்க வரம்பைக் குறிக்கின்றன. இந்த வரம்புகளுக்கு வெளியே துளையிடுவது திறனைக் குறைப்பது மட்டுமல்ல, அது தேய்மானத்தை வழிகாட்டும் சீவ் (guide sleeve) மற்றும் ஷாங்க் முகப்பில் (shank face) மாற்றிவிடுகிறது, அதாவது தேய்மானம் தொடர்பு மேற்பரப்பில் சீராக பரவாமல் செய்கிறது.

அதிக அதிர்வெண் அலகுகளுக்கான சீல் பராமரிப்பு இடைவெளியின் மீண்டும் கணக்கிடல்

60 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணில் இயங்கும் ஒரு டிரிப்டர், ஒரு இயக்க மணி நேரத்திற்கு 216,000 பிஸ்டன் சுழற்சிகளைச் சேகரிக்கிறது—அதே தட்டுதல் மணி நேரத்தில் 45 ஹெர்ட்ஸ் டிரிப்டரை விட தோராயமாக மூன்றில் ஒரு பங்கு அதிகம். இடைநிலை அதிர்வெண் கருவிகளுக்குப் பொருந்தும் தரநிலை 500-மணி நேர சீல் ஆய்வு இடைவெளி, குறைந்த சுழற்சி வீதங்களுக்காக உருவாக்கப்பட்டது. ஒரு அதிர்வெண் டிரிப்டரை முதல் தட்டுதல் சீல் ஆய்வுக்கு முன்னர் 500 மணி நேரம் இயக்குவது, அதே இடைவெளியில் 45 ஹெர்ட்ஸ் டிரிப்டரில் ஏற்படும் பிஸ்டன் சுழற்சிகளை விட 108 மில்லியன் அதிக பிஸ்டன் சுழற்சிகளை ஏற்றுக்கொள்கிறது. அரிமான பாறை சூழல்களில் அல்லது உயர்ந்த எண்ணெய் வெப்பநிலைகளில், முதல் ஆய்வுக்கான பாதுகாப்பான எல்லை 350–400 மணி நேரமாகும்.

HOVOO உயர் அதிர்வெண் டிரிப்டர்களுக்கான சீல் கிட்களை வழங்குகிறது; இவை Sandvik RD தொடர், Epiroc COP உயர் அதிர்வெண் மாதிரிகள் மற்றும் சீன உற்பத்தியாளர்களால் தயாரிக்கப்பட்ட உயர் அதிர்வெண் டிரிப்டர்களை உள்ளடக்கும்—எண்ணெய் திரும்பும் வெப்பநிலை 80°C ஐ மிகைப்படுத்தும் சூடான சுரங்க பயன்பாடுகளுக்காக HNBR கலவைகளைப் பயன்படுத்துகிறது. மாதிரி குறிப்புகள் hovooseal.com இல்.